LKJ-2000型列车运行监控装置记录原理分析

1、LKJ-2000型列车运行监控装置记录原理分析学 生 姓 名： 党 摘 要本论文对LKJ-2000列车运行控制记录装置原理分析进行了阐述，以便于更深刻的理解其作用过程，掌握其使用方法。LKJ2000型列车运行监控记录装置是在LKJ-93型监控装置广泛应用的根底上，借鉴国内外ATP及ATC先进技术而研究开发的新一代列车超速防护设备，监控纪录系统是一个计算机集成控制系统，它可将对阔车机车调车进路的开放、调车作业单、调车限制条件等信息通过无线信道传递到调车机车上，实现调车信号、调车进路及作业单等信息在机车上的实时显示，并结合LKJ2000型列车运行监控纪录装置纪录调车作业平安防护信息和作业数据。它不

2、仅能有效地防止调车作业中冒进调车信号、冲撞存留车辆、撞土挡和车列超速造成的事故，而且还可以通过系统纪录的历史数据，分析事故原因，为平安管理提供依据。关键词：列车运行控制，无线调度 ；记录装置；机车信号装置目 录摘 要I引 言11 无线调度 2单双工兼容制列车无线调度 系统概述2通信方式2双公制的信道频率选择3车台的追踪接收与信道扫描4为了实现追踪接收，车台必须具备以下两个功能；5电台的呼叫和控制信令62监控装置73.1 LKJ-93A型列车运行监控记录装置7装置的原理7车载设备7地面设备7根本工作原理7工作特点83.2 LKJ-2000型列车运行监控记录装置83.2.1 装置的应用范围93.2

3、.2 LKJ-2000的主要特点93.2.3 LKJ-2000弄监控记录装置的主要功能103.2.4 LKJ-2000型监控记录装置的技术特点113机车信号装置14机车信号分类14按机车接收地面信息的时机分14按机车接收地面信息的特征分14按是否有超速防护功能分14机车信号的主体化14机车信号的开展154 列车控制运行控制系统16从列车自动停车到列车超速防护16制动164.2.1 ATP的根本概念164.2.2 ATP的功能17点式和连续式ATP17列车制动控制模式分为分级制动模式和一级制动模式18分级制动18一级制动195 LKJ2000型监控装置205.1 LKJ2000监控装置功能简介2

4、0系统构成及说明20主机内各插件主要功能21监控记录插件21地面信息处理插件21通讯插件21模拟量输入/出插件21数字量输入插件22数字量输入/出插件22电源插件22结 论23致 谢24参考文献25引 言当一列列火车穿梭在祖国的大江南北，当你坐在温暖舒适的车厢里驰骋在神州大地，当你切实地感觉到铁路大提速的利益时，你有否想过，是什么保证了列车的快速和平安呢? 这离不开机车的三项设备。如果我们把列车比喻为一条巨龙的话，那么三项设备就是它的眼睛、耳朵和大脑。机车的眼睛就是机车信号。它的作用是自动反映前方地面信号，指示司机运行，保障行车平安。机车的眼睛是怎么看信号呢?机车装有感应器线圈，地&

5、#183;面设有轨道电路。当机车靠近地面的信号机时，感应器线圈接收到地面信号，再通过机车上的译码器、滤波器、放大器等设备的处理，就把前方的信号准确地接收到了机车上。其实信号的传递方式有好多种，如：电气接触式、光电式、红外线式、电磁感应式等，我国目前根本上都采用电磁感应式。为了适应更高科技的要求，我国近年来机车信号技术开展主要集中在微机通用式机车信号方面。机车有了这个特殊的眼睛，我们就再也不怕在雨雾天气和弯路地带行车啦!在机车上还设有无线调度 ，这就是机车的耳朵。它加强了车、车站和调  度之间的联系，使司机随时都可以掌握线路情况。在我国主要采用单双工兼容制无线列调，所谓的单双

6、工兼容是指可以同时使用同频单工或异频双工通话。即机车上的话机同时具有150(或457)MHz(单工)和160(或467)MHZ(双工)的接收频道。机车上有了这个耳朵，大大减少了事故的发生，特别是实行车机联控以来，更有效地保证了行车平安，加速了机车的周转运用，为全路提速打下了扎实的根底。1 无线调度 单双工兼容制列车无线调度 系统的主要设备为：TW-12型或TW-42型电台包括站台和车台、车长便携台、调度总机、有线分机、洞口汲洞内中继器等。系统采用有线-无线相结合的方式，沿铁路线构成带状通信区域。调度总机通过四线制有线电路连接各车站有线分机，再利用有线分机控制站台和车台建立通信，这样可构成调度员

7、、车站值班员、机车司机的“大三角通信，调度员和机车司机间为双工通信。在调度员不使用站台时，站台、车台、便携台假设是山区多隧道的弱电场区段，需利用洞口、洞内中继器，可构成车站值班员、机车司机、车长的“小三角通信，其通信方式平原地区为同频单工，弱电场区段为异频单工。双工制的优点是使用方便；通信质量高；有利于实现弱电场传输和中继传输。同频单工制的优点是组网灵活方便；容易实现小区域内的多角通信。单双工兼容制将双工制、单工制的优点融为一体，比同频单工制更能满足干线列车调度 系统的使用要求。单双工兼空制列车无线调度 系统通信方式归纳为表11。表中车站值班员与机车司机的双工通信方式只有TW-12型电台具备。

8、表中的异频单工通信方式，实际上是将车站台作为中继转信台来实现的。作为中继传信台的站台值班员拿起 能听到双方通话，必要时也能插入通话。 表11 单双工兼容制列车无线调度 通信方式通信对象通信方式平原地区山区多隧道地区调度员司机双工双工车站值班员司机双工或同频单工双工或异频单工车站值班员车长同频单工异频单工车站值班员邻站值班员同频单工同频单工司机司机同频单工异频单工司机车长同频单工异频单工车长车长同频单工异频单工此外，TW-12电台还设有紧急状态通信方式，站台、车台控制盒上的“隧道按键兼作“紧急按键，按下“隧道或“隧道及其它有关按键可切断站台的原有单、双工通信状态，进入异频单工紧急通信方式，用于通

9、报危急险情，一般情况下不轻易使用。调度员呼叫司机可采用全呼或选站呼方式，所谓全呼就是调度员启动全部站台，所有站台均发出5s呼叫司机信号，5s后调度员用话音呼叫欲与通话的司机，被呼司机一摘下手持送话器应答，就占用与之相距最近的站台，构成与调度员的双工通话，其它站台在呼叫信号停发9s后自动转换为守候状态。所谓选站呼就是调度员选呼与司机相距最近的一个站台，利用该站台发出5s呼叫司机信号，5s后与全呼过程相同、可见全呼要占用调度区段内的全部站台一段时间约14s，同时对调度区段内的所有不通话司机形成一次干扰，相比之下，选站呼比较合理。调度员发“通告是一种特殊的通信方式，此时调度员也是启动调度区段内的全部

10、站台，发5s呼叫司机信号，以后每隔4s重发0.5s呼叫信号,让全部站台保持发射状态,调度员向管内全部司机发出调度命令，司机不必摘机就能听到通告，直至通告结束，在接收通告期间，机车台的任何操作均无效。其它通信方式的建立也是采用“群呼与话音呼唤相结合的呼叫方式。双公制信道频率的选择必须遵守以下规定:移动通信的的频道间隔为24KHZ，信道频率尾数应为00，25，50，75。双工收发频率间隔：150MHZ频段不于小5。7MHZ，450MHZ，频段不小于10MHZ，900MHZ频段不小于45MHZ。上行移动台对基站台频率发低收高:下行(基站台对移动台)步率发高收低。为了克服同频率复用造成的干扰，应保证做

11、到在通信范围内任一点同一频率的有用信号与无用信号之比必须大于8DB，据此通过理论计算和实验证明，同频复用距离 站台作用距离的4-6倍时，才不会造成同频干扰，如站台作用距离为8km，信道频率为f1，为了克服同频干扰，f1复用距离为48km左右，如图4-1-2所示，从图中看出，同频复用两站台之间还有32km的场强空白区，至少应插入两个其它信道频f2、f3工作的电台，至少应插入两个用其它信道频率交替配置，f1、f2、f3、f1实现场强连续覆盖，同时克服了同频发射造成的干扰，移动的机车台在不同的区间接收频率分别为：f1、f2、f3而发射频率只有一个为f，供所有的站台接收，总共需要四个信道频率称为一个四

12、频组。四频组内的4个信道频率应按照无三阶互调的原那么来选择。TW-12型电台是工作在15MHZ频段的单双工兼容调频电台TW-42型电台是工作在450MHZ频段的单双工兼容调频电台，在电气化铁路上表，450MHZ频段化，150MHZ频段抗干扰性好，TW-42型电台根据上述规定选择了4个四频组，四频组的转换通过电台内的开关手动控制。上述四频组中假设是异频单工通信，站台发f2收f4，车台收f2发f4，假设是同频单工通信，站台，车台发，收均为f4。车台随着机车的运行，接收频率不断改变，这就要求车台有追踪接收的功能，否那么司机与调度员的通信话就会中断，图4-1-3为车台追踪接收示意图，机车由A站向B站运

13、行，当机车运行在AC区间时，假设机车司机与调度员在通话，车台会发出导音频T1151、4HZ站台A接收到T1信号通过有线分机调解，送出控制信号使站台A维持常发f1双工工作状态，当机车运行到C点之外CB区间站台A发射的f1场强已低于车台信号型静躁电路开始调用追踪子程序，并开始追踪2-4UV低放电路被锁闭，车台微机控制系统根据锁闭信号开始调用追踪程序，并开始追踪计时，经过1.2s后，假设检查低放仍为锁闭状态，说明车台已在站台A的f1频率作用距离之外，车台停发导音频了，启动发射导频T2162、2HZ并扫描接收f2时间1.2s，假设在1.2时间内收到f2频率信号，并能使低放电路解锁并维持0.5s以上，说

14、明已进入站以进入站台B的作用距离内，且f2的信号已超过静躁开启门限，能可靠接收，此时车台长发导间频T2，以锁定站台B常发f2而处于双工工作状态，调度员人话音从站台B发出，保持了通话的连续性，实现了追踪接收，站台A因T停发而自动关断发射机，在追踪接收过程中从f1的中断到f2的可靠接收，至少需间隔1.7s但对通话不会产生明显影响，不注意甚至不会感觉到通话的中断。假设B站台发射频率为f3，车台经1.2S扫描没有接收到f2后就停止发射导音频T，改发导间频T3173、8HZ并自动转为接收f3频率，经过0.5s可靠收入，确认B站台发射频率队f3重新建立通话，此时通话中断时间最长为：2.9s。1.5为了实现

15、追踪接收，车台必须具备以下两个功能；一旦车台接收的信号低于静躁开启门限1.2s后，车台具备对f1 f2 f3三个频率的自动扫描接收功能，以寻找符合接收条件新信道频率，双工扫描时每个频率的扫描接收时间均为1.2s。在双工工作时，站台发射机的启动和维持工作是由车台发射的导音频控制，对应于站如的三个发射频率，车台应能发射三个导音T1=151.4HZ，T2=162.2HZ，T3=173.8hz，导音频被站台接收后，低于话音低率300HZ，可用滤波器消除，不会干扰通话的正常进行。由于车台是单、双工兼容，既要接收单工呼叫信号，又要接收双工呼叫信号，所以车台处于值班守状态时，要执行等待扫描程序，各频率的扫描

16、接收时间见表1-1-2。等待扫描时间表1-1-2信道F1F2F4F3F1F4F2F3F4时间s从表1-1-2中可看出同频单工信道f1的扫描间隔时间为1.8秒，双工信道f1、f2、f3扫描间隔时间最长为3.0s而站如呼叫信号发出时间为5s，所以不管那个信道，只要发出呼叫，在5s内车台都可以扫描接收到。在列车无线调度 系统中，调度员具有通话优先权，也就是调度员能中断车站值班员司机、车长之间的通话，建立自已与司机间的通话，反映在通信方式上就是双工优先功能，这就要求车台在建立单工通信后，仍能对双工信道进行扫描接收监视，扫描时间每个双工信道频率均有1.2s，只要接收机一接收到调度呼尽忠尽职，车台的“双工

17、灯亮“调度灯闪亮7s，扬声器中能听到调度员呼叫，假设是被呼司机按下“调度按键，就切断了原有单工通信，与调度员建立双工通信，假设不是被呼司机，不必按下“调度按键，7s后，调度灯“灭保持原单工通话状态。电台采用群呼与话音呼叫相结合的呼叫方式。站台、车台之间的呼叫接通过程如下，某一主呼用户站台或车台呼叫某一值班电台车台或站台时，主呼用户取下控制盒上的送受话器或手持送话器，按下控制盒上相应频率的呼叫按钮，发出相应频率的调制的呼叫信号，当松开按钮后，主呼电台处于接收状态，呼叫信号发出后，在主呼电台有效通信距离范围内的所有值班电台均可到收呼叫信号，其中接收频率与呼叫信号，直至呼叫信号结束，接着被呼叫开的全

18、部值班电台自动转为发送状态，向外发回铃信号TW-43型电台不发回铃信号告知主呼电台，已有值班电台被呼叫开，发送回铃信号结束后被呼叫开的值班电台又自动转为接收状态，等待接收主呼电台的话音呼叫，由于主呼叫电台发送完呼叫信号后即处于接收状态，所以主呼叫用户可听到回铃信号，知道已有值班电台被呼叫开，但是这个被呼叫开的值班电台是不是所欲通话的电台主呼用户口无法判断，此时主呼用户在因铃信号结束呼唤所需通话电台，呼唤完毕，松开发话按钮，主呼电台又转为接收状态，所以被呼叫开的值班电台均能听到主呼电台的呼叫话音，被呼者摘下送受器按下发话按钮，单工方式时与主呼用户通话，不是被呼电台，只要不摘下送受话器，5-9s后

19、自动恢复，到值班状态，扬声器中不会听到通话电台的话音。呼叫信令用以下不同性质用户的呼叫，控制信令用以实现电台的跟踪，控发、转接功能、呼叫信令和控制信令保证了通信迅速建立和可靠传输。T-W-12型和TW-42型电台的呼叫和控制信令都是模拟信令，采用了频或亚音频。除去上述两种类型信令外，TW-12型和 TW-42型电台的回铃信号频率为415HZ，发送时间这0.5s，而所有呼叫信号的发送时间均有5s。有了上述根底知识后，就可以进一步加深对单双工兼容制列车无线调度 系统的理解，调度员通过站台A与机车1司机建立双工通信，机车2司机与B站值班员，机车3司机建立同频单工通信，C站值班员利用洞口维器1和洞内中

20、继11与隧道内机车4司机建立异频单工通信，机车5司机与机车4司车可将C站作为中继转信台，利用C站站台中继转信实现异频单工通信，与车长的通信方式，读者可自行分析，在明确系统通信方式的同时，一定要注意图中单、双工信道频率的使用。2监控装置3.1 LKJ-93A型列车运行监控记录装置装置的原理早期国内机车安装了三大件，即无线列调、机车信号与自动停车装置，其中自动停车装置的使用，对于防止事故的发生起了较在的作用。但其局限性较多，如信号故障时容易失灵、缺少速度分析，不能记录等。随着能微机技术的推广和应用，列车自停装置有了一个较大的革命，出现了列车运行监控记录装置，俗称“黑匣子，如LKJ-93A型列车运行

21、监控记录装置。与原有的自停装置ZTL相比，监控装置引入了速度与距离的概念，并把线路及运行的有关参数如坡道、信号机间距离、计长/辆数、客/货等引入到装置内，使装置能较准确地计算列车所处的位置和距前方信号机的距离。在综合分析信号、距离、线路参数、列车制动情况的根底上，装置实时地计算出允许运行的速度限制速度，这既保证列车能充分发挥运行效率，又能防止列车超速及保证红灯前停车。此外，装置的记录功能还为列车运行的情况提供可靠的复示手段，有利于机务的管理现代化和乘务员操作技能的提高。LKJ-93A型机车运行监控记录装置是目前国内使用的产口哨 之一，能有效地防止“两冒一超，适用各种内燃、电力机车等各种制式。车

22、载设备监控主机一台，完成监控记录功能。显示器两台，用来输入数据、显示数据、语音提示，两操纵台各有一台。副台按钮两个，供副司机解锁用，两操纵台各一只。列车管压力传感器一个。速度传感器。地面设备转储器一个，从机车上取数据用。微机及地面软件一套，分析打印运行数据，统计、处理、绘制操纵曲线，再现列车运行过程。根本工作原理LKJ-93A型机车运行监控记录装置的工作原理是：首先在地面微机计算机上运用地面开发软件把区间线路参数诸如公里标、信号上码点位置、车站位置、线路坡度、线路线速、线路分支等数据输入、修改、编译成二进制目标码，然后用编程器把二进制的形式参数写入EPROM型存诸器中，完成对地面参数的固化工作

23、。在列车运行时，LKJ-93A装置的计算机部件来测定机车速度、机车信号状态及机车设备状态，并调出存储器中预先存好的线路参数，计算出列车距前高精度面信号机距离，再考虑当时地面信号、机车设备状态，计算出列车的限制速度，监控列车的运行。及时以显示字符和简明扼要的语音提示通知乘务人员采取措施。当确认列车应进入停车状态而乘务人员没有采取相应措施时，立即启动紧急制动阀，将列车停住，防止可能发生的事故。工作特点车载模式不受地面设备约束。同时具有监控、记录、ZTL功能，监控、记录由两个独立的CPU完成，互不影响。具有故障倒向平安措施。绝缘节自动校正距离。轮径自动磨损修正。空转/滑行误差过滤，防止误排风。断电1

24、0s保护。自检功能10s。语音提示。测距功能。自带日历时钟关机不受影响3.2 LKJ-2000型列车运行监控记录装置随着铁路列车运行速度的不断提高及运行密度的进一步加大，客、货运输对行车平安装备在功能、可靠性及平安性等方面的要求越来越高，现有的平安监控设备在一定程度上已不能满足铁路运输的需要。因此在铁道部科教司、运输局的领导下，由河南思维自动化设备、株洲电力机车研究所及北方交通大学联合研制了新型列车超速防护设备LKJ-2000型列车运行监控记录装置。该装置是在JK-2H、LKJ-93型列车运行监控记录装置的成功应用根底上，借鉴国外先进的ATP及ATC技术，采用了先进的32位微处理器技术、数字信

25、号处理技术，集中全路速度监控装置的主技术力量研制而成的。装置不仅可以有效防止“两冒一超等事故的发生、记录列车运行及乘务员操作等状况，并且采用双机热备冗余工作方式，工作性能更加可靠；装置采用大屏幕显示器，以图形、曲线、文字等方式显示前方线路状况、运行情况等信息，功能更为强大。 装置的应用范围LKJ-2000型监控记录装置适合各型电力机车和内燃机车；适应自动和半自动闭塞方式，并能适应各种信号制式，包括移频含18信息移频、交流计数、UM-71、极频等。装置既适合运行于不同速度等级的线路的各型旅客列车包括动车组及货物列车，也适合于调车机车。装置的软件具有通用性，不同的用户可通过面向用哀恸的软件参数调整

26、来满足不同的运行情况。 LKJ-2000的主要特点装置的根本工作方式是将运行全程线路的参数事先存储于主机中，作为监控工作的依据，并能够与地面信息交换，采用车载或车载数据与地面信息相结合的控制模式。系统采用双机主从热备冗余方式模块及冗余，在工作机出现故障的情况下，自动切换到热备机工作，当任意一个单元或通道出现故障的情况下，自动启用备用的单元或通道，大大提高了工作可靠性。采用先进的32位微处理MC68332作为系统CPU，具有较高的执行速度、控制精度、较高的稳定性和很强的数据处理能力。采用控制局域网CAN作为系统内部通信方式进行数据交换、CAN总线器件本身带CRC校验功能，具有高强的检错与容错难力

27、，使传输可靠性进一步提高。监控功能的制动模式限速曲线采用实时计算，并考虑客/货车，制动机种类、线路坡度等因素对制动距离的影响，使制动距离尽量接近实际。对故障导向的平安措施作了较多的考虑。对速度信息故障、机车信号信息故障、过绝缘节校正故障、通信故障等都有具体的处理。采用10英寸TFT高亮度液晶显示屏也可选用数码显示器作为显示界面，以图形的方式预示前方的桥隧、坡度、曲线、车站、道岔、线路限速、优化操纵曲线的情况，使装置与司机之间更好地交换信息。具备大容量的IC卡读写功能，能够解决对乘务员的参数输入，临时限速的控制，大交路大轮乘文件的转储困难等问题。具备列车事故状态记录器黑匣子，可以详细记录事故前3

28、0min的内容，结构合理，不易损坏。在系统内比LKJ-93型多安装了机车闸缸压力传感器，可以记录和检查机车小闸使用情况。采用6U标准插件及机箱结构，具有灵活、维修方便等特点。系统电磁兼容性满足IEC61000标准三级要求，抗干扰能力强，工作可靠性强。 LKJ-2000弄监控记录装置的主要功能.1监控功能防止列车越过关闭的地面信号机。防止列车超过线路或道岔允许速度及机车、车辆允许的构造速度。防止机车以高于规定的限制速度进行调车作业。列车停车情况下，防止列车溜逸。可按列车运行揭示要求控制列车不超过临时限速。.2记录功能开/关机时相关参数记录。乘务员输入参数或IC卡输入记录。运行参数记录。事故状态记

29、录。插件故障记录。.3显示功能以数字或图形方式显示显示列车运行的实际速度及限制速度或目标速度。显示距前方信号机距离及前方信号机种类。显示运行线路状况。显示机车优化操纵曲线。其他运行参数的显示。.4地面分析功能将车载记录的列车运行数据经过翻译、整理，以直观的全程记录、运行曲线、各种报表等形式再现列车运行全过程，为机务的现代化管理及事故分析提供强有力的工具。 LKJ-2000型监控记录装置的技术特点.1系统主处理器系统CPU采用MOTOROLA公司生产的先进的32位微处理器MC68332，其特点为：其内部数据处理能力达32位外部数据总线宽度为16位，具有16M字节的寻址空间，无需扩充地址总线即可满

30、足寻址要求。最高可达25MHz的工作频率，加上其流水线工作方式，使得其处理速度远远高于普通的微处理器，复杂的制动计算因而变得快速而准确。其内置异步和同步通信接口、内部RMA以及内部片选逻辑功能大大简化了外围电路的设计，特别是它的内部定时处理器单元TPU可以脱离CPU独立工作，以相当高的分辨率专门处理16路输入/输出通道，一方面大大减轻了CPU的负担，中一方面提高了速度、距离及转速等参数的测量精度。MC68332的高速通道的分辨率为0.2us是8097的10倍。MC68332微处理器内部故障检测功能及故障处理功能也提高了装置工作的可靠性及平安性。.2系统冗余方式为了提高工作可靠性，系统采用双机主

31、从热备冗余方式，系统主机由A、B两组完全独立的控制单元组成。双机中两个单元互为热备，两个单元同时工作，一个处于主机工作状态，另一个处于备机工作状态，一旦主机单元任何一块插件或插件上的某一通道发生故障时，备机单元的相应插件或相应通道将马上投入工作电源插件和监控记录插件除外。当主机单元的监控记录插件或电源插件发生故障时，备机单元将马上转为主机工作状态，故障单元将自动退出主机工作状态。监控记录插件的1B灯点亮，表示其正处于主机工作状态。双机中每组单元都有完整的信号输入及控制输出接口模块。每组单元中110V等级数字量输入/输出模块、50V等级数字量输入模块及模拟量输入/输出模块均是不带CPU的插件。这

32、些插件与主机CPU是通过VME总线方式连接，而地面信息处理、通信、显示器等单元部件，本身都具有独立的CPU来处理单元的信息，这些单元与主机CPU之间通过CAN串行总线来交换信息。系统内部CAN串行通信网络也采用A、B组冗余方式工作。A、B两组总线同时进行发送和接收，复位时系统以CANA为主，当CANA出现故障时自动切换至以CANB为主。为了保证记录的数据的完整性和唯一性，备机不进行主动记录，备机记录的数据来源于主机。.3系统通信网络采用控制器局域网CAN作为系统内部通信网络，所有带CPU的模块通过双路CAN总线进行数据交换不带CPU的模块通过VME并进总线交换数据。CAN标准总线以其独特的物理

33、层标准和数据链路层协议使通信可以在相当的传输速率下进行最高通信速率为1Mbit/s，并到达相当远的传输距离最长传输距离可达10km。特别是其多组数据传输方式使得系统内数据交换更为有效。CAN总线高强的检错及容错能力加上其短帧数据结构使数据传输可靠性进一步提高。因此，系统内各模块之间可以进行大量、快速的数据传输，从而提高了控制与显示的实时性以及数据记录的准确性。.4系统的控制模式装置采用车载计算机预先存储地面线路数据的控制方式即车载控制模式，在运行时根据列车所处位置按顺序调取的车载存储线路数据，按前方信号显示状态并根据列车速度计算列车走行距离来产生控制模式曲线。当列车速度超过控制模式曲线范围时，

34、装置对列车实施卸载、常用制动及紧急制动控制，防止列车越过关闭的信号机。装置实施常用制动后，在列车速度低于规定的平安速度时，允许司机缓解，对于紧急制动控制，必须停车后才可缓解，特殊情况下的处理方式满足铁路?技规?要求，为确保列车在关闭信号机关前可靠停车，限制速度的计算采用实时计算方法，以满足控制精度要求，模式曲折的计算可根据列车运行速度的要求采用跨闭塞分区计算方式，即以关闭的信号机为目标点来计算常用制动及紧急制动连续模式曲线。由于装置具有与地面进行信息传输的接口功能及传输信息的处理功能，因此在有地面信息传输的区段，也可采用车载数据与地面传输信息相结合的控制方案，一方面可减少乘务员操作，提高自动化

35、控制程序，另一方面也可以提高控制可靠性与平安性，信息传输方式可以采用点式应答器或轨道电路叠加等方式，传输信息包括进路信息、站内信息、限速信息以及距离信息等。.5运行数据的记录与分析处理装置对列车运行状态的相关参数及乘务员输入参数包括IC卡输入参数进行记录。并根据列车运行情况形成相应的数据文件储存在非易失性数据存储器中，通过数据转储器送入地面微机分析处理，数据记录采用不定长数据格式并且记录数据事件代号与记录数据内容采用不同的代码，以提高记录数据不可靠性，数据记录采用条件触发记录方式，当设定的记录条件满足时那么产生一项相应的参数记录，地面分析处理软件将车载记录的列车运行数据经过翻译、整理、以直观的

36、全程记录、运行曲线、各种报表等形式再现列车运行全过程，为机务的现代化管理及事故分析提供准确、有力的依据。.6结构设计特点在结构设计方面，监控主机采用符合IEC国际标准的6U×160标准机箱/插件结构。6U标准插件采用第二个符合IEC标准的对外信吾民连接器，96芯连接器完成VME标准总线信号连接，48芯连接器完成输入/输出信号连接，因而在满足VME信号标准的同时也提高了板内的电磁兼容性，由于采用标准的模块化结构，因而容易实现功能的扩充与升级。主机箱的选型及设计除在强度、重量、安装及电磁兼容等方面进行综合考虑外，还重点考虑了机箱的外观设计，另外、在防止非法拔插电路板方面及记录数据人工防护

37、方面采取了有效措施在机箱正面加装带的玻璃门。.7制动控制输出说明LKJ-2000列车运行监控记录装置对机车控制手段闰要分五个等级。报警。当列车运行速度超过报警速度时，显示器发出语音报警由监控装置完成卸载。当列车运行速度超过允许值时，装置切除机车牵引电流即将牵引加减为零，但电制开工况时不切除常用制动。当卸载不能使列车减速，此时由监控装置发出指令使列车实施常用制动，追使列车减速，常用制动后，当列车运行速度低于规定的平安速度时，允许司机缓解。紧急制动。在使用常 在使用常用制用制动时不能使列车减速至允许的限速值时，监控装置将发出指令实施紧急制动，追使列车立即停车，紧急制动不允许司机缓解，当列车速度为0

38、时，自动缓解。系统故障。当系统A、B机同时故障时，显示器发出故障报警，要求司机在3min内关断主机电源，否那么实施紧急制动。其中卸载、常用制动、紧急制动是由监控装置发出指令，机车控制装置予以实施。 3机车信号装置机车信号分类按机车接收地面信息的时机分机车信号可分为点式、连续式和接近连续式三种。 点式机车信号是在线路上某些固定地点，如进站信号机外方 1200 m 和 400 m 处设置地面设备向机车传递信息的，用于非自动闭塞区段。但仅在个别地点有显示，不能有效地保证行车平安，已淘汰，被改造为接近连续式机车信号。 连续式机车信号能在整条线路上连续不断地反映线路状态和运行条件，用于自动闭塞区段。连续

39、式机车信号能连续地显示运行条件，大大改善司机的劳动强度，保证了行车平安。 接近连续式机车信号是在车站的接近区段和站内连续地反映地面信号显示，广泛用于半自动闭塞区段。在进站信号机前方接近区段的地面设备发送与进站信号机显示相符的信息，站内正线接车进路和侧线股道发送与出站信号机显示相符的信息，其它线路那么没有信息。 按机车接收地面信息的特征分机车信号原主要有移频、极频和交流计数电码三种制式。 引进的和 UM71 相配套的 TVM300 带速度监督的机车信号，和 UM2000 相配套的 TVM430 带速度监督的机车信号。 为满足机车长交路的要求，90 年代研制了通用机车信号，其利用微机和数字信号处理

40、技术，能自动识别各种制式的机车信号信息，可用于各种制式的自动闭塞和半自动闭塞区段。按是否有超速防护功能分我国原来的三种机车信号制式，都没有超速防护功能，仅能为列车自动停车装置提供信息。从法国引进的 TVM300,TVM430 是带有超速防护功能的机车信号。 3.2机车信号的主体化 目前，随着机车信号可靠性的提高，机车信号已开始从辅助信号转为主体信号，如在双线双向自动闭塞区段，反方向不设通过信号机，仅在分界点处设停车标志，以机车信号作为主体信号。在准高速铁路上，列车速度在 160 km/h 以上，这是司机能确认地面信号机显示的临界速，故其正方向仍设地面信号机，但在正常情况下以机车信号为主，反方向

41、那么按机车信号运行。在高速铁路上，列车速度超过 200 km/h ，靠司机瞭望地面信号来行车已经不可能，只能凭主体化机车信号行车。 既有机车信号，包括通用式机车信号存在着可靠性低、抗干扰能力差、显示正确率低、信息量少、各种制式不通用、不适应机车长交路等问题，尤其是其可靠性不高，不能成为主体信号使用。必须采用主体化机车信号。3.3机车信号的开展 我国铁路从 1959 年开始安装机车信号和列车自动停车装置，但长期以来对它们的作用认识缺乏，开展十分缓慢。直到 1978 年杨庄事故后，才引起了各有关方面的高度重视。20世纪 80 年代后，加快了安装机车信号、列车自动停车和无线列调三项设备的步伐。到年底

42、，机车信号地面设备已安装62000km，占营业里程的97%。 最初,由于历史的各种原因，我国铁路自动闭塞的建设，出现了不同线路、不同区段建有不同制式的自动闭塞，各制式间机车信号不通用，除枢纽内不能保证连续不间断的显示外，给机车长交路运行带来一定的影响，甚至一台机车安装两种以上车载设备等等。为了解决以上的问题，在这样的历史背景下，就研制出了通用式机车信号。在“八五、“九五期间，通用式机车信号开展非常迅速。§ JTl-CZ2000型主体化机车信号，在JTl-AB通用式机车信号的成熟技术根底上，采用多项先进技术和系统化的平安设计方案，满足铁路信号故障-平安原那么，具有数据记录功能，在地面信

43、号具备条件时可作为主体化机车信号应用。是目前机车信号设备中平安性、可用性、可靠性最完善和先进的一种，是具备机车信号主体化条件的车载设备。§ JTl-CZ2000型主体化机车信号车载系统设备，吸取了JTl-AB数字化通用式机车信号十年来大面积推广运用的经验，采用先进的DSP技术，符合铁路信号故障-平安原那么，具有数据记录功能，具备机车信号主体化条件。 § 在铁路跨越式开展的进程中，要构建我国铁路列车运行控制系统，其重点是开展主体化机车信号和列车超速防护。主体化机车信号是列车超速防护的根底，必须符合故障平安原那么，实现主体化机车信号必须同步推进地面和车载设备的改造。4 列车控制

44、运行控制系统4.1从列车自动停车到列车超速防护1980年后，我国铁路推广列车自动停车装置，并且从ZTL-1开展到ZTL-3型，在我国铁路迅速普及，起到一定的作用。列车自动停车装置功能简单，没有与列车运行速度联系起来，一旦司机按压警惕按钮，即解除了自动停车功能，使它不能在红灯前连续地起作用，仍然存在着冒进信号的可能。 为了有效地控制列车运行，减少列车冒进、超速行驶引起的事故，必须加速研制列车运行超速防护(一度称机车速度监督)。在京广线郑武电化改造工程中，引进U-T系统，其中TVM300是带速度监督的机车信号，具有列车运行超速防护的功能，但其用滞后的大台阶方式，必须设双红灯防护，且采用紧急制动方式

45、，在客货混运区段，尚存在较多问题。在广深准高速工程中，采用具有UM71与移频制式兼容功能的ZLSK型准高速客车速度分级控制系统。它将列车速度进行分级，如准高速列车速度分为160、145、120、90、0km/h五级，一般客车分为120、90、0km/h三级，货物列车分为80、60、0km/h三级。设备监督区段的入口速度，给出出口速度显示，要求列车到出口处将速度降至低于规定的出口速度以下，否那么将因超速而自动制动。系统为双机热备，常用制动和紧急制动分用。 4.2制动 ATP的根本概念ATP，即列车运行超速防护或列车速度监督系统。一般采用轨道电路或查询应答器来检查列车是否占用本区段，并构成前方信号

46、电流的控制条件。机车上设有接收器。当列车速度超过ATP装置所指示的速度时，ATP的车上设备就发出制动命令，使列车自动地制动；当列车速度降至ATP所指示的速度以下时，便自动缓解。而运行操作仍由司机完成。例如，可直接利用轨道电路传递信息，在钢轨中流通的是不同等级限速的信号电流。列车上的接收线圈接收信号电流后，经车内信号接收器译解，获得允许的限制速度；根据车轴上的速度传感器控制速度监督器以获得列车运行的实际速度；将两速度送入微机系统进行比较，如实际速度超过限制速度，那么动作制动设备。如实际速度低于限制速度，制动设备缓解。4.2.2 ATP的功能 ATP的功能主要有： (1)停车点防护； (2)超速防

47、护； (3)列车间隔控制(移动闭塞时)； (4)测速测距； (5)车门控制。点式和连续式ATP ATP按地面信息的传输方式分为点式和连续式两种。 (1)点式ATP系统由车上设备和地面设备组成。车上设备接收信号点或标志点的应答器信息，还接收列车速度和制动压力信息，输出控制命令和向司机显示。地面应答器向列车传送每一信号点的允许速度、目标速度、目标距离、线路坡度、信号机号码等信息。应答器本身无源，接收查询器发射的能量，供内部电路与答复发送用。点式ATP难以胜任列车密度大的情况，如后续列车驶过地面应答器时，因前方区段有车，它算出的速度曲线是一条制动曲线。后续列车驶过后，尽管前行列车已驶离，但后续列车因

48、得不到新的信息只能减速运行，直到抵达运行前方的地面应答器，才能加速。 (2)连续式ATP连续式ATP包括轨道电路、轨间电缆和无线等传输方式。轨道电路方式采用轨道电路传输列车控制信息是最普遍的方式。此时轨道电路既作为检测列车的设备，又发送列车控制信息。如法国的TGV铁路采用UM71无绝缘移频轨道电路为根底的列车控制系统，日本新干线ATC采用音频轨道电路单边带调制方式。轨间电缆方式利用轨间铺设的电缆传输信息。控制中心储存线路的固定数据：区间线路坡度、弯道、缓行区段的位置及长度等。经联锁设备，将沿线的信号显示、道岔位置等信息传送至控制中心。列车将其数据：如载重量、车长、制动率、所在位置、实际速度经电

49、缆传给控制中心。控制中心的计算机根据这些数据计算出该时刻的列车允许速度。此速度值经电缆传送给运行在线路上的相应列车。列车获得此速度值，一方面显示出来，一方面对列车速度进行监控。这种方式统一指挥全部列车运行，遇有发生行车晚点或其它障碍，可极迅速地将行车命令传给列车。但控制中心故障那么全线瘫痪。因此采用另一种控制方式，控制中心将有关信息(线路坡度、缓行区段位置、目标距离或目标速度等)通过电缆送至机车，由车载计算机计算其允许速度。分级制动和一级制动4.3列车制动控制模式分为分级制动模式和一级制动模式分级制动分级制动是以闭塞分区为单元，根据与前行列车的运行距离来调整列车速度，各闭塞分区采用不同的低频频

50、率调制，指示不同的速度等级，在此根底上确定限速值。分级制动模式又分为阶梯型和曲线型。阶梯型分级制动模式俗称大台阶型。它将一个列车全制动距离划分为34个闭塞分区，每一闭塞分区根据与前行列车距离确定限速值。以广深线为例说明，广深准高速铁路是一条客货混运线路，准高速列车最高速度160 km/h，一般旅客列车最高120 km/h，货车最高80 km/h。自动闭塞为四显示，带有防护区，当闭塞分区被列车占用时其前方两架信号机均显示红灯，然后依次为黄灯、绿黄灯和绿灯。准高速列车速度等级为160-145-120-90-0，一般客车120-90-0，货车80-60-0。对于160 km/h以下，检查值高于标定值

51、10 km/h；对于0 km/h，留有35 km/h开口。当列车速度高于检查值时，列车自动制动。其为滞后监督方式，即在闭塞分区出口才监督是否超速，所以为确保平安，必须设有“保护区段。 准高速列车制动曲线如图4-11所示。图4-11 准高速列车制动曲线列车运行在LC、AT闭塞分区，当列车速度超过160 km/h时，设备报警，提示司机减速。列车速度超过165 km/h时，发出机车卸载命令。列车速度超过170 km/h时，发生动力制动或小减压量空气制动。列车速度低于160 km/h时，发出可缓解的语音提示。当列车从AT分区进入145分区时，设备先报警，提示司机信号降级，并在出口处检查列车速度，当列车

52、速度超过155 km/h时设备发出制动命令，采用较大常用制动。当列车进入120分区、90分区，均给出报警，提示司机信号降级，出口处分别检查列车速度是否超过130 km/h和100 km/h ，超速时发出制动命令，采用最大常用制动。当列车进入01分区时，设备报警并提示司机，运行前方为停车信号。当列车出口速度超过25 km/h时发出制动命令，列车速度大于50 km/h时采用紧急制动，小于50 km/h时采用常用制动。列车冒进第一个红灯后，设备报警并连续检查列车速度，列车速度超过25 km/h时发出制动命令。列车超速时实施制动必须有效，否那么将产生危险后果。因此系统对制动实现闭环检查。当检查常用制动

53、失效时，自动投入电空紧急制动。当电空紧急制动失效后，翻开紧急放风阀使列车管直通大气进行紧急制动。阶梯型分级速度控制方法虽然构成较为简单，但具有较多缺点：设有防护区段，会影响通过能力；列车接近前方列车时遇到两次红灯，司机难以区分哪一个闭塞分区有车占用，容易造成混乱；由于其在闭塞分区出口处才给出下一闭塞分区的允许入口速度，司机有时会措手不及；列车在进站信号机前停车或进站停车时，司机怕“撞墙引起紧急制动，往往要压低速度运行，影响运输效率。所以，日本和法国在其新建高速铁路的ATP系统中，改为速度距离模式曲线控制方式。模式曲线是根据该闭塞分区提供的允许速度值以及列车参数和线路常数由车载计算机计算出来的(

54、或将各种制动模式曲线储存调用)一级制动一级制动是按目标距离制动的。根据距前行列车的距离或距运行前方停车站的距离，由控制中心根据目标距离、列车参数和线路参数计算出列车制动模式曲线，或由车载计算机予以计算，按制动模式曲线控制列车运行。信息传输有数字编码轨道电路传输和无线传输两种方式。无论何种方式，传输的信息必须包括线路允许速度、目标速度、目标距离。一级制动方式最能合理地控制列车运行速度，是列车自动控制技术的开展方向。5 LKJ2000型监控装置5.1 LKJ2000监控装置功能简介LKJ2000型列车运行监控记录装置是在LKJ-93型监控装置成功运用根底上，借鉴国内外先进列车超速防护及列车控制技术

55、而研究开发的新一代列车超速防护设备。是采用了先进的32位微处理器技术、平安性技术以及数字信号处理技术等来保证列车行车平安的控制装置。它是既有列车行车平安设备的升级换代产品。 5.2系统构成及说明监控主机箱双套模块冗余1台显示器数码显示器或屏幕显示器2个转储器地面配置事故状态记录器(黑匣子)1个双针速度表带里程计或不带里程计2个光电式速度传感器2个压力传感器3个LKJ2000型列车运行监控记录装置根本组成结构主要是一个主机箱和二个显示器屏幕或数码。其速度信息来自安装在机车轮对上的TQG15或DF16光电式速度传感器，速度信号的根本配置为二通道可扩充至三通道，如果二通道速度信号相位相差90。，那么

56、可以满足装置相位防溜功能的需要。在无相位防溜功能的情况下，二通道速度信号可分别取自二个速度传感器。 机车信号信息可取自JT1-A(SJ93)、JT1-B(SJ94)通用式机车信号装置取点灯条件，也可通过RS485/RS422串行通信方式获取。压力检测除了检测列车管压力外，还检测机车均衡风缸压力及制动缸压力，均衡风缸压力信号用于反响控制以提高常用制动减压量控制精度，制动缸压力信号主要在机车单机运行时作为状态记录依据。压力传感器可采用TQG14型机车压力变送器。指针式速度指示可采用ZL型或EGZ3/8型双针速度表，双针速度表实际速度与限制速度指针依靠装置主机驱动，驱动信号为020mA的电流信号。在装置关机情况下，由数/模转换盒驱动。I端双针速度表的里程计指示可由监控装置驱动，在安装了数/模转换盒的情况下，也可由数/模转换盒驱动。双针速度表照明电源为机车照明电源。 5.3主机内各插件主要功能5.3.1监控记录插件 监控记录插件作为2000型监控装置的主机模块，是系统的核心部件。模块以32位微处理器MC68332为CPU，主要完成地面线路数据的存储